88267

Возбуждение синхронной машины

Лекция

Производство и промышленные технологии

Изменение активной и реактивной мощности синхронного генератора работающего параллельно с сетью большой мощности осуществляется изменением внешнего момента и тока возбуждения. Изменение тока возбуждения осуществляют при включениях генератора на параллельную работу...

Русский

2015-04-27

489 KB

5 чел.

Тема 2.4. Возбуждение синхронной машины.

2.1.1. Переходные процессы при возбуждении синхронной машины. Изменения составляющих в функции времени.

Обмотка возбуждения питается от источника постоянного тока, служит для создания в машине (синхронная машина) магнитного потока возбуждения. Вращающуюся обмотку ротора соединяют с внешним источником постоянного тока посредством контактных колец и щеток. При вращении ротора с некоторой частотой n2 поток возбуждения пересекает проводники обмотки статора и индуцирует в ее фазах переменную ЭДС.

Изменение активной и реактивной мощности синхронного генератора, работающего параллельно с сетью большой мощности, осуществляется изменением внешнего момента и тока возбуждения.

Изменение тока возбуждения осуществляют при включениях генератора на параллельную работу, изменениях нагрузки и коротких замыканиях. При удалении КЗ устройство автоматического регулирования возбуждения (АРВ) обеспечивает подъем возбуждения, при КЗ на выводах генератора вступает в действие автоматического гашения поля (АГП), осуществляющее снижение тока возбуждения до нуля.

Основными показателями систем возбуждения являются предельное значение тока возбуждения – потолок возбуждения и максимальная скорость нарастания тока. При анализе процессов изменения возбуждения считаем магнитную цепь ненасыщенной. Все величины полагаем приведенной к статору и выраженными в относительных единицах.

Рассмотрим один из наиболее простых случаев – включение обмотки возбуждения на постоянное напряжение.

Пусть генератор, вращающийся с постоянной синхронной скоростю, отключен от сети и не имеет возбуждения. Найдем закономерность изменения напряжения такого генератора при включении его обмотки возбуждения на постоянного напряжение.

В данном случае все начальные величины (условия) нулевые, поэтому их величины одновременно являются полными величинами (;  и т.д.).

Для машины без демпферных обмоток в соответствии с исходными условиями. Которые можно записать как:

;  . (режим холостого хода).

Отсутствие токов в обмотках статора существенно упрощает уравнения Парка-Горева:

                                    ;                                           (1)

                                    ;                                                  (2)

                                    ;                         (3)

Ток  определяется только параметрами обмотки возбуждения и закон его изменения в функциях времени находится из (3):

                                                                              (4)

где  - установившийся ток возбуждения.

Составляющие напряжения статора в функции времени:

                                 ;                              (5)

                                 ,                         (6)

где  - установившаяся синхронная ЭДС по оси q (по поперечной оси).

Для искомого напряжения, допустим фазы А:

                                     (7)

где первое слагаемое (от ) соответствует трансформаторной ЭДС, а вторе (от ) ЭДС вращения. В именованных величинах сек, а при частоте 50Гц, т.е.  1/с, ее относительное значение:

                                   

Следовательно, в рассматриваемом переходном процессе благодаря медленному изменению тока  трансформаторная ЭДС очень мала и ею можно пренебречь. Поэтому искомое слагаемое практически определяется лишь вторым слагаемым.

Кривые изменения составляющих напряжения в функции времени.

                               а)                                                          б)

Рис.  Изменение во времени напряжений  и  при включении обмотки возбуждения на постоянное напряжение.

Наличие поперечной демпферной обмотки не окажет влияния на рассматриваемый процесс, так как она непосредственно не связана с обмоткой возбуждения, а оказать влияние через статор не может, поскольку цепь статора разомкнута. Продольная демпферная обмотка в общем случае увеличивает на единицу порядок дифференциального уравнения для тока возбуждения. Однако, малое рассеяние машины позволяет пренебречь второй экспоненциальной составляющей тока возбуждения, а действие демпферной обмотки можно учесть только увеличением результирующей постоянной времени:

где  - постоянная времени продольной демпферной обмотки при разомкнутых остальных обмотках машины.

Таким образом, нарастание ЭДС при наличие продольной демпферной обмотки замедляется.

При посадках напряжения вступает в работу система форсировки возбуждения.

ОВВ – обмотка возбуждения возбудителя;

ОВГ – обмотка возбуждения генератора.

Обмотка возбуждения питается либо от генератора постоянного тока - возбудителя, либо от управляемого тиристорного выпрямителя.

Сигнал форсировки поступает на входные элементы этих устройств и следовательно на протекание процессов форсировки будет влиять их инерция. постоянную времени, управляемого источника постоянного тока обозначают .

Для системы электромашинного возбуждения  , для тиристорных систем  с. Поскольку при форсировки возбуждения цепь статора замкнута на нагрузку, то постоянная времени обмотки возбуждения определяется значением:

                                        

где  - постоянная времени обмотки возбуждения;  продольной демпферной при замкнутой обмотке статора.

Если в процессе форсировки приращение тока возбуждения стремится к значению , то текущее значение его выражается:

                                   

Рис.  Кривая нарастания напряжения статора во времени.

Когда напряжение генератора достигает номинального значения форсировка прекращается. Установление нормального напряжения может происходить с несколькими колебаниями. Принято считать, что переходный процесс закончится, когда напряжение в первый раз достигло номинального значения. Соответствующее время называется критическим.

2.1.2. Способы развозбуждения синхронной машины. Гашение поля.

Процессы развозбуждения синхронной машины.

При повреждениях внутри электрической машины или на участке от ее выводов до ближайшего отключающего аппарата существенным способом прекращения тока в этой машине является ее развозбуждение, т.е. гашение ее магнитного поля. Обмотка возбуждения крупной синхронной машины обладает большим значением электромагнитной энергии, и быстрое поглощение последней представляет сложную задачу.

Обычный полный разрыв цепи возбуждения опасен, т.к. вследствие большой индуктивности обмотки возбуждения на ее выводах возникает перенапряжение, способное вызвать пробой изоляции. Наиболее распространенными способами гашения поля синхронной машины является гашение путем включения обмотки возбуждения на разрядное сопротивление и включением обмотки на напряжение противоположной полярности.

Под временем гашения поля понимают время с начала гашения поля до момента, когда ЭДС статора спадает до величины, при которой происходит естественное погасание дуги переменного тока.

Рассмотрим гашение магнитного поля путем подключения обмотки возбуждения на постоянное активное сопротивление.

Рис.  Гашение с помощью разрядного сопротивления.

Для этого способа контакт 1 должен замкнуться раньш, чем начнется размыкание контакта 2. при отсутствие демпферных обмоток и разомкнутом статоре ток в обмотке возбуждения будет затухать от своего предшествующего значения  по закономерности:

                                      ,

где постоянная времени:

                                       ,

где .

Влияние трансформаторной ЭДС, возникающей вследствие затухания, мало и с ней не считаются. Напряжение на обмотке возбуждения пропорционально току.

Для рассмотренного способа вместе со спадом тока уменьшается и напряжение на обмотке возбуждения.

Гашение магнитного поля путем подключения обмотки возбуждения к дугогасящей решетке.

Напряжение на короткой дуге остается постоянной при изменении тока в широком пределе.

Рис.  Гашение поля с помощью дугогасящей решетки.

АГП = автоматическое гашение поля.

В нормальных условиях контакты 1 замкнуты.

Дуга, возникающая при размыкании цепи 1 обмотки возбуждения, под влиянием специально созданного магнитного поля увлекается в решетку и разбивается на ряд коротких дуг. Пока дуга горит, цепь обмотки возбуждения остается замкнута через якорь возбудителя сопротивления  ограничивает перенапряжение при резком обрыве дуги. Время гашения поля этих автоматов значительно меньше времени гашения автоматов с использованием разрядного сопротивления.

6


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7616. Законы Кирхгофа. Система уравнений электрического равновесия цепи 41.5 KB
  Законы Кирхгофа. Система уравнений электрического равновесия цепи Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма мгновенных значений токов в узле равна нулю, при этом токи, втекающие в узел считают положительными, а вытекающие - отрицате...
7617. Классификация электрических цепей. Принцип наложения 31.5 KB
  Классификация электрических цепей. Принцип наложения Все электрические цепи можно разделить на цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами. К цепям с сосредоточенными параметрами относят цепи, геометрическими размерами которых можно пренеб...
7618. Средства обработки БД в СУБД FoxPro 76.5 KB
  Средства обработки БД в СУБД FoxPro. Синтаксис и семантика основных операторов. SELECT 0 Выбрать свободную рабочую область и установить её текущей рабочей областью. Понятие рабочая область в определенном смысле соответствует понятию о...
7619. Потоковые функциональные SADT/IDEF0-диаграммы 40.5 KB
  Потоковые функциональные SADT/IDEF0-диаграммы. Базовые элементы языка. Действие(процесс) Поток данных Принципиальной особенностью языка SADT-диаграмм является наличие строгой интерпретации у каждой из 4-х сторон прямоугольника (блока), ...
7620. Базы данных. Информационные системы, базы данных и системы управления базами данных 1.38 MB
  Базы данных Информационные системы, базы данных и системы управления базами данных. Информационная система (ИС): предназначена для сбора, хранения и обработки информации ориентирована на конечного пользователя - непрограммиста. Конкретн...
7621. Введение в компьютерную графику 126.5 KB
  Введение в компьютерную графику Определение и основные задачи компьютерной графики. Области применения компьютерной графики. История развития компьютерной графики. Виды компьютерной графики. Определение и основные задачи компьютерной графики При обр...
7622. Аппаратное обеспечение компьютерной графики 191.5 KB
  Аппаратное обеспечение компьютерной графики Устройства вывода графических изображений, их основные характеристики. Мониторы, классификация, принцип действия, основные характеристики. Видеоадаптер. Принтеры, их классификация, основные характеристики ...
7623. Представление графических данных 171 KB
  Представление графических данных Форматы графических файлов. Понятие цвета. Зрительный аппарат человека, для восприятия цвета. Аддитивные и субтрактивные цвета в компьютерной графике. Понятие цветовой модели и режима. Закон Грассмана. Пиксельная глу...
7624. Фрактальная графика 306 KB
  Понятие фрактала и история появления фрактальной графики. Понятие размерности и ее расчет. Геометрические фракталы. Алгебраические фракталы. Системы итерируемых функций. Стохастические фракталы. Фракталы и хаос. Понятие фрактала ...